JPH0731285B2 - 三次元光分岐器 - Google Patents

三次元光分岐器

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JPH0731285B2
JPH0731285B2 JP59177283A JP17728384A JPH0731285B2 JP H0731285 B2 JPH0731285 B2 JP H0731285B2 JP 59177283 A JP59177283 A JP 59177283A JP 17728384 A JP17728384 A JP 17728384A JP H0731285 B2 JPH0731285 B2 JP H0731285B2
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    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
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Description

【発明の詳細な説明】 (ア) 技術分野 この発明は三次元光分岐器に関するプレーナ型光導波路
に於て、分岐導波路は、パワーデバイダやスイツチとし
て重要な構造体である。
分岐導波路における問題点は、分岐角度の増大に伴う分
岐損失の増加である。
コアとクラツデイングの屈折率差が大きい場合は、導波
モードのパワーを比較的低損失で、各分岐導波路に分け
る事ができる。しかし、コアとクラツデイングの間に、
極端に大きな屈折率差があると、光フアイバ等他の素子
との結合効率が低下し、又製造上困難な事も多い。
(イ) 要約 矩形断面を有する導波路を結合した三次元光分岐器であ
る。
放射損失を低減する為、分岐点に、クラツデイングより
も低い屈折率の領域を設ける。より好ましくは、この低
屈折率領域はY型分岐を含む面に関し、直角な方向に導
波路の高さよりも、上下に余分なはみ出し部分を持つよ
うにする。
分岐角が大きい時に特に有効で、従来の分岐導波路の構
造に比べ、分岐損失は約1/10に低下する。
(ウ) 従来技術 第7図は一般的な2次元Y分岐を示す平面図である。2
次元というのは、紙面と直角な方向には、無限に同じ構
造が続いているという事である。スラブ線路の一種であ
る。
主導波路50が、2本の分岐導波路51と52に分岐してい
る。三つの導波路50、51、52は遷移領域53に於て相互に
結合している。導波路50、51、52、遷移領域53は屈折率
が、周囲のクラツデイング54の屈折率よりも大きいの
で、光はこれらの導波路の中に閉じ込められる。導波路
50、……などをコアと呼ぶ事もある。コアの屈折率を
n2、クラツデイングの屈折率をn1とする。
n2>n1 (1) である。AndersonとSasaki等は、このような二次元Y分
岐に於ける放射損失を近似的に計算した(H.Sasaki and
I.Anderson,IEEE J.Quantum Electron.QE−14,883(19
78))。
彼らの計算によれば、コアとクラツデイングの屈折率差
が大きい場合には、導波モードのパワーを、比較的低損
失で分岐導波路に分ける事ができる。しかし、極端に大
きな屈折率差は、他の導波路との結合効率を悪くする
し、製作も困難である。
第8図はcoupled−multiple−wavequide型の分岐の平面
図である。Haus、Fonstad、Orr等によつて提案されたも
のである。(H.A.Haus and C.G.Fonstad,Jr.,IEEE J.Qu
antum Electron.QE−17,2321(1981).,H.A.Haus and
L.Molter−Orr,IEEE J.Quantum Electron.QE−19,840
(1983).)。
主導波路50は、遷移領域53に於て途切れており、この両
側に中間コア部55、56が平行に形成してある。中間コア
部55、56のさらに外側に、平行な分岐導波路51、52が形
成されている。
この構造体は、分岐後に於ても波面が傾かない、という
特徴がある。導波路間隔が広くなると、結合効率が下
る。この為、広い分岐導波路間隔を得ようとすると、結
合長を長くとる必要がある。効率の良い分岐導波路構造
とは言えない。
効率の良い分岐導波路というのは、 (1) 分岐損失が小さい事、 (2) 結合長が短くてすむ事、 (3) 他の光学素子とのスポツトサイズの整合をとり
うるよう広角の導波路である事、 などの要件をそなえるべきである。
本発明者は、既に二次元プレーナ型Y分岐について、放
射損失の低い分岐導波路を発明している(昭和59年度電
子通信学会総合全国大会NO.1089予稿集4−143)。
第9図はその平面図である。主導波路50と、分岐導波路
51、52が遷移領域53で結合しているが、ここに低屈折率
部60を設けている。これが特徴である。この屈折率n
3は、コア、クラツデイングの屈折率n2、n1よりも低
い。
n2>n1>n3 (2) である。主導波路50、分岐導波路51、52の幅は2Tで、分
岐導波路の挾角は2θである。
低屈折率部60は導波路と同じ幅を持ち、終端で分岐導波
路51、52と交わるような長方形である、とする。従っ
て、低屈折率部60は、幅が2Tで、長さが2Tcosecθとな
る。このような導波路の構造は、特に、分岐角2θが大
きい時に、従来のものに比して放射損失が少くなる、と
いう優れた特徴があつた。
以上に従来技術の主なものを説明した。Y型の光分岐
は、従来全て二次元的に取扱われていた。平面の上にY
型導波路を作製する場合であつても、導波路の深さは不
変であつて、従つて二次元的な計算が可能であつた。
本発明者は、分岐損失をさらに低減するためには三次元
的な構造の導波路が適している、という事に気付いた。
実際に製作する場合、二次元分岐は作りにくいし、三次
元分岐の方が現実的である、という事もある。導波路の
深さが有限のものは作り易いが、実質的に無限大のもの
は作りにくい。
第10図に三次元Y分岐の構造を示す。導波路60、61、62
は、幅が2Tx、高さが2Tyの長方形断面を持つている。こ
れらはコアを形成し、屈折率n2は、クラツデイング64の
屈折率n1より高い。クラツデイング64は図示していない
が、導波路60、61、62を、左右側方からと、底面からと
で囲んでいる。
しかし、これは、構造的に従来の二次元導波路と同じで
ある。深さ方向の寸法に変化がないからである。また、
θが大きい時、損失は大きい。
(ウ) 発明の構成 本発明は、従来全く取扱われていなかつた三次元構造の
Y分岐を提供する。
第1図は本発明の三次元光分岐器の斜視図である。
主導波路1は幅が2Tx、高さが2Tyの導波路である。分岐
導波路2、3は同じく、幅が2Tx、高さが2Tyの導波路
で、主導波路1の終端に、角θをなすよう斜めに接続さ
れている。主導波路1、分岐導波路2、3の屈折率はn2
である。これらの周囲の材質をクラツデイング6と呼ぶ
が、クラツデイング6の屈折率n1よりも、n2が大きい。
そこで導波路1、2、3をコアと呼ぶ事もある。
さて、遷移領域4には、コア、クラツデイング6よりも
屈折率の低い低屈折率部5を設けている。この点で第10
図の三次元分岐と異なる。この屈折率n3は、n1、n2より
も低く、第9図に示すものと同様である。
二次元分岐である第9図のものと異なる点は、三次元分
岐であつて、各導波路1、2、3の深さが有限だという
事である。この図に示す例に於ては低屈折率部5が、導
波路1、2、3の上面よりΔTyだけ突出し、下面よりΔ
Tyだけ突出している。
低屈折率部5の幅は2Tx、長さは2Tx cosecθである。高
さは、2Ty+2ΔTyである。ΔTyは0である事もある。
しかし、ΔTyはある程度の大きさがある方が望ましい。
屈折率n1、n2、n3の関係は第(2)式に従う。
第2図はこの分岐に於ける横断面内での導波路内を進行
する光線を示す説明線図である。
主導波路1の進行方向をz軸、導波路1、2、3を含む
平面に直角な方向をy軸とし、導波路を含む平面内にあ
つて主導波路1に直角な方向をx軸とする。
低屈折率部5の屈折率n3を、n1よりさらに低くするの
は、導波路面(xz平面)内での放射を抑えるためであ
る。
低屈折率部5のはみ出しΔTyを設けているのは、y方向
への放射を抑える為である。
低屈折率部5の屈折率n3を決定するため、第2図に於
て、スラブ線路内での幾何光学モデルを考える。ここで
はy方向に一様な屈折率を持つものとして取扱う。
主導波路1の終端と低屈折率部5の始端をx軸にとる。
つまりz=0である。低屈折率部5の終端QWはz=2Tx
cosecθで与えられる。
低屈折率部5は、長方形PVWQで仕切られる領域である。
分岐導波路2、3は、PQに対し角θをな半直線PR、QSで
仕切られ、或はWVに対角θをなす半直線WN、VUで仕切ら
れる高屈折率線路である。
導波モードの素波に対応する光線mを考える。この光線
mが伝搬軸(z軸)となす角をとする。この光線mが
A点で、境界PVを通過したとする。低屈折率部での入射
角をθとする。スネルの法則から、 n2sin=n3sinθ (3) である。光線mが、さらに境界PQのB点で、低屈折率部
5から分岐導波路2の中へ入射したとする。入射後の光
線とPQのなす角をθとすると、スネルの法則から、 n3cosθ=n2cosθ (4) である。
ここで、導波モードは、分岐導波路の中へ入つても同じ
モードを維持するものと仮定する。この場合、分岐導波
路の伝搬軸と光線のなす角はでなければならない。
そうすると、分岐導波路2の内部のC点で反射されると
すると、∠PCBはとなる。
△PBCに於て θ+=θ (5) である。(3)、(4)、(5)から、θ、θを消
去すると n3=n2〔sin2+cos2(θ+)〕1/2 (6) となる。
この式は、n3を決定する方程式である。コア屈折率n2
分岐角2θが与えられた時、光線の伝搬軸とのなす角
の函数としてn3が一義的に計算される。
幾何光学的計算によつてn3がの函数として求まるが、
これは伝搬軸とのなす角がであるような光線mだけ
が、(5)の条件を満すものとして得られる。実際に
は、だけの光線だけが導波路の中を伝搬するわけでは
ない。
ここで、幾何学的考察から、波動光学的考察に移る事に
する。
ここで、素波に対応する光線mが、伝搬軸となる角度
は、 =tan-1(ux/βTx) (7) によつて与えられる。ここでux/Txはコア内のx方向の
位相定数、βはコア内のz方向の位相定数である。
ux/Tx及びβは次のようにして求める事ができる。Hx、E
yが電磁界の主成分で、x方向にp個、y方向にq個の
極大を持つ▲Ey pq▼モードを考える。この時Hxは と表わす事ができる。他の主要成分をHxを使つて表すと となる。
x=±Tx(|y|<Ty)に於けるEy、Hzの連続則から、ux
を求める特性方程式 vx=(n2 2−n1 21/2k0Tx (13) を得る。又、y=±Ty(|x|<Tx)におけるHx、Ezの連
続則からuyを求める特性方程式 vy=(n2 2−n1 21/2k0Ty (15) を得る。βは、ux/Tx及びuy/Tyを使つて により求める事ができる。ここに、vx、vyはそれぞれx
方向、y方向の正規化周波数である。こうして、βとux
が決定されるから、(7)式からを求める事ができ、
これによつてn3を決定する。
次に、低屈折率部の上下方向のはみ出しΔTyの決定法に
ついて述べる。
ΔTy=0の場合には、分岐点近傍の屈折率を下げたため
リーキー構造であり、yz面内での光線はy軸と小さな角
度をもつてクラツデイングに出射する。これは放射損失
の原因となる。
そこで、クラツデイングへの界のはみ出しを十分おおう
程度のΔTyが上下に存在すれば、この放射は抑制され
る、と考えられる。
即ち、 ΔTy>>Ty(vy2−uy2−1/2 (17) の程度であれば良い。
次に、こうして設計された三次元分岐構造に於ける低損
失化の限界について述べる。第2図に於て、PR上で反射
された素波の光線がQS上にある場合には、分岐導波路を
反射しながら進行してゆく。しかしPR上で反射された光
線がPQ上にくる場合は、再び低屈折率部に入射するか
ら、損失になる。
このような損失が起こるのはθ<の場合である。そこ
で、分岐角度θに対する適用範囲を θ> (18) に定める事にする。
通常、分岐導波路では分岐角の大きな構造が要求される
ため式(18)の適用範囲は大きな障害となるものではな
い。
(エ) 分岐損失の計算 分岐損失を計算するためには、導波路のモード関数を求
める必要がある。この為には、いくつかの方法が提案さ
れている。
ここでは、コアとクラツデイングの屈折率差の小さい場
合に適用できるPBM(Propagating Beam Method)を採用
して、z>0のモード関数を計算した。これと、分岐導
波路の固有函数φ(x,y)との積を積分すれば、分岐導
波路へ透過してゆくエネルギーを求める事ができる。
PBM法は屈折率が光の進行方向に緩やかに変化してゆく
場合に適合する近似方法である。z方向に伝搬する光に
対し、Hx、又はEyに関して簡単にεと書く) である。今、 ε(x,y,z)=E(x,y,z)exp(−jkz) (20) として(19)式に代入し、 とすると、 を得る。ただし、 である。(22)式から、E(x,y,z)からE(x,y,z+Δ
z)を求める漸化式 E(x,y,z+Δz)=AE(x,y,z) (24) を得る。ここに、 である。このように、(25)式のオペレータを順次作用
させる事により、全空間におけるE(x,y,z)を数値計
算によつて近似的に求める事ができる。
電界(又は磁界)をE(x,y,z)とし、分岐導波路の固
有函数をφ(x,y)とする。
電力透過率ηは、 によつて与えられる。xcは分岐導波路の中心のx座標で
ある。exp(……)はE(x,y,z)とφ(x−xc,y)と
の波面がθだけ傾いている事による因子である。
分岐損失は−10logηによつて与えられる。
従来の分岐と、本発明の分岐の損失を比較する。
(6)式によつてn3が決定される。これはが与えられ
ると一意的に決まる。多モード導波路の場合、はいく
つも存在する。しかし、n3はひととおりしかない。本発
明は、従つて、がひとつの場合に最も有力であるわけ
である。
そこで、単一モード導波路とする。さらに簡単のため、
縦横の等しい断面のコア(Tx=Ty)を仮定する。E12、E
21モードがカツトオフであるために、正規化周波数Vは
2.2以下であれば良い。
Vはここで V2=(n2 2−n1 2)k2T2 (28) である。TはTx、Tyの長さである。定数は 光の波長λ=1μm 導波路幅深さT=5μm クラツデイング屈折率n1=1.5 正規化周波数V=1.81 上下のはみ出しΔTy=20μm とする。第3図は三次元分岐の分岐角2θに対する分岐
損失の(−10logη)計算結果を示すグラフである。
分岐角Δθが増大すると、従来の分岐(第10図に示す)
では、分岐損失が急に増加する。
破線で示すのは、本発明に含まれるが上下のはみ出しが
ない(ΔTy=0)三次元分岐構造の分岐損失である。
ΔTy=20μmのものは、下方の実線で示されている。矢
印はθ=の点である。不等式(18)は矢印より右側の
領域に該当する。
ΔTy=20μmによるものが、最も損失が少い。
もしも、分岐損失の許容できる範囲を1dBとすると、従
来の構造では、分岐角を4度までしかとれない。しか
し、本発明のΔTy=20μmとしたものでは10度まで拡げ
る事ができる。
本発明の構造は、特に広角の分岐に好適である事が分
る。
第4図は同じパラメータ(ΔTy=20μm)で、本発明に
於て、分岐角2θに対し、低屈折率部の屈折率n3の、ク
ラツデイング屈折率n1との相異の割合を示すグラフであ
る。横軸は2θであり、縦軸は である。これは、シングルモードの条件から、(7)式
でを求め、(6)式にθの値とともに代入する事によ
つて計算される。
矢印は=θの点である。シングルモードであるという
条件から、1本の曲線を引く事ができる。多モードの導
波路であればモードごとにが異なるので、モード数だ
けの曲線が生ずる。n3はひとつの値を取るから、この場
合、モード選択性のある分岐となる。
次に、正規化周波数のより小さい導波路の例について、
同様の計算結果を第5図、第6図に示す。
定数は 光の波長λ=1μm 導波路幅深さT=5μm クラツデイング屈折率n1=1.5 正規化周波数V=1.22 上下のはみ出しΔTy=28μm である。第5図は分岐角2θに対する分岐損失を示すグ
ラフである。上方の実線は従来例(第10図)、破線は本
発明に於てΔTy=0としたもの、下方の実線がΔTy=28
μmとしたものである。
前の例より、コア、クラツデイング屈折率差が少いの
で、光線が軸となす角がより小さくなる。従来例の場
合、分岐角2θが大きくなると、急速に損失が増加す
る。これは、前例よりが小さい事による。
本発明の場合、分岐角が10度であつても損失は2dB以下
である。
第6図は本発明に於て、低屈折率部の屈折率n3のクラツ
デイング屈折率からのずれを、n1で割つた値を示す。
(6)、(7)式などから決まるものである。
本発明と従来の構造とのモード関数の変化のメカニズム
の相異をより詳しく示すために、分岐の始まりから、終
わりにかけて、電界分布(磁界分布)がどのように変化
するかをグラフにして示す。
従来例の界分布が第11図〜第16図に与えられる。
本発明の界分布が第17図〜第22図に与えられる。
いずれの例も、定数は同じで、 分岐角 2θ=8゜ クラツデイング屈折率 n1=1.5 光の波長 λ=1μm 導波路幅深さ 2T=5μm 正規化周波数 V=1.81 (本発明のはみ出しΔTy=20μm) である。第11図は従来例の|E(0,y,z)|、|E(x,0,z)
|のz=0〜200μmに於ける分布である。x軸、y軸
が縦軸になつている。x=0、y=0の線へ放射してい
る部分の多い事が分る。
第12図〜第16図は同じ従来例でのz=0、50、100、15
0、200μmに於けるxy平面での界分布を示している。z
=0で、x=0に集中していた光のエネルギーが、zが
大きくなるに従つて、中心から、両側へ分散してゆくの
が分る。しかし、z=200μmに於ても、なお、z軸の
延長上(x=0,y=0)に多くの光のエネルギーが残つ
ている。これは放射損失になる。又分岐導波路に入るエ
ネルギーも小さい。
第17図は本発明の界分光|E(0,y,z)|、|E(x,0,z)|
をz軸にそつて示すものである。2θ=8゜、n1=1.
5、λ=1μm、2T=5μm、V=1.81、ΔTy=20μm
である。
光のエネルギーのほとんどが分岐導波路に入つている事
が分る。z軸の延長(x=0,y=0)には殆ど光のエネ
ルギーが存在しない。つまり放射損失が少い。
第18図〜第22図は本発明に於て、z=0、50、100、15
0、200μmのxy面に於ける界の強度を示す図である。z
=150(μm)で、光エネルギーは分離して、分岐導波
路に入り、z=200(μm)では、z軸の延長上(x=
0,y=0)には、ほとんど光が存在しない。つまり、放
射損失になるべきものがなく、効率よく分岐導波路内へ
入つてゆく。
(オ) 効果 (1) 三次元光分岐である。現実的に作りやすい構造
である。
(2) コア、クラツデイングの屈折率差が僅かであり
ながら、しかも分岐損失の低い光分岐を与える事ができ
る。
損失が低いので、光集積回路、光デバイスなどに於て、
有力な分岐構造を提供できる。
(3) 従来の分岐に比して、著しく損失が低く、しか
も分岐角を大きくしても、損失の増加が著しくない。従
つて広角の分岐を実現できる。
(4) 屈折率差が少いので、他の光学素子との整合を
とり易い。
(5) 本発明において、ΔTy=0は、比較的リーキー
な構造である。ΔTyを或る程度の大きさ((17)式)に
すれば、漏れはもつと少なくなる。この点は計算結果で
説明したが、より直観的に説明を加える。
第23図は低屈折率部(斜線を付す)のyz面によつて切断
した断面図を示している。(a)ははみ出しがないΔTy
=0の場合である。xy平面となす角が′である光線
は、M点でクラツデイングへ抜けてゆくとする。境界面
となす角をΦとする。
スネルの法則により n3cos′=n1cosΦ (30) である。境界面にほぼ平行に入射する。
(b)は本発明の構成に対応し、はみ出しがある場合で
ある(ΔTy>0)。′の傾きをなす光線は、N点で屈
折し、Φの屈折角で出射したとする。境界面にほぼ直
角に入射する。スネルの法則より n3sin′=n1sinΦ (31) である。
Φは低屈折率部を抜けてゆく時、光線が光軸となす角で
ある。低屈折率を出る時に、いずれにしても、y軸方向
により大きく屈折するが、この屈折角は(Φ−′)で
ある。
′はもともと小さい角度である。(30)、(31)か
ら、常に Φ>Φ (32) である事が分る。Φの方が大きいので、ΔTy=0の時
に、y方向へ光波が逃げてゆく事になる。
屈折角は本発明の場合、近似的に Φ−′=−γ′ (33) である。ただしγは である。第4図、第6図の縦軸にあらわれるもので極め
て小さい値である。
ところが、はみ出しΔTyがない場合の屈折角(Φ
′)は、近似的に となる。ΔTY≠0の場合より1/′倍になる。
′は極めて小さい値であるから、この逆数は1よりか
なり大きい。従つてΔTY≠0は、ΔTy=0の場合より
も、y方向の光線の逃げによる放射損失を巧みに抑制で
きる。しかも(39)式のように、これは負の値であるか
ら、Φは′よりも小さいのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の三次元分岐の斜視図。 第2図は本発明のY分岐の横断面に於ける光線の反射屈
折を示す幾何光学的説明図。 第3図は本発明に於てΔTy>0としたY分岐と、本発明
に於てΔTy=0としたY分岐と、従来のY分岐の、分岐
角2θに対する分岐損失(dB)の計算結果を示すグラ
フ。下方の実線が本発明、それより上の破線がΔTy=0
としたもの、上方の斜線が従来例(n3がなく、コアn1
なつている)による。n1=1.5、λ=1μm、V=1.8
1、2T=5μm、であり、これらは3者について共通で
ある。n3は2θの函数として式(6)〜(23)によつて
与えられる。第4図にも示される。本発明で、ΔTy=20
μmである。縦の矢印はθ=となる点で、本発明はこ
れよりθの大きい領域に於て有効である。 第4図は本発明に於て、分岐角2θの函数として、低屈
折率部の屈折率n3を計算した結果を示すグラフ。横軸は
分岐角2θ、縦軸は、n1−n3=Δn3をn1で割つた値を%
で示している。縦の矢印はθ=となる点である。定数
は第3図のものと同じである。 第5図は本発明のΔTy>0としたY分岐と、本発明のΔ
Ty=0としたY分岐と、従来のY分岐の、分岐角2θに
対する分岐損失(dB)の計算結果を示すグラフ。下方の
実線が本発明、それより上の破線がΔTy=0としたも
の、上方の斜線が従来例(n3=n2)による。n1=1.5、
λ=1μm、V=1.22、2T=5μmであり、これらの値
は3つの分岐について共通である。n3は2θの函数とし
て与えられ、第6図に表わされている。本発明に於て、
この例で、ΔTy=28μmである。 第6図は本発明の分岐構造に於て、分岐角2θの函数と
して、低屈折率部の屈折率n3を計算した結果を示すグラ
フ。横軸は2θ(分岐角)、縦軸はΔn3/n1である。定
数は第5図のものと同じである。 第7図はもつとも一般的な二次元光分岐の平面図(従来
例)。 第8図はcoupled−multiple−waveguide型の二次元分岐
(公知)の平面図。 第9図は本発明者が以前に発明した遷移領域に低屈折率
部を有する二次元Y分岐の平面図。 第10図は三次元分岐として考えうる一般的な形状を示す
斜視図。 第11図は従来のY分岐(第10図に示す)に於ける遷移領
域での界分布を示すグラフ線図。2θ=8゜、n1=1.
5、λ=1μm、2T=5μm、V=1.81である。横軸は
伝搬方向zを示す。上半分は|E(0,y,z)|を示す。下
半分は|E(x,0,z)|を示す。 第12図は第11図に界分布をグラフで表わした従来のY分
岐に於て、z=0でのxy平面での界の強度を二次元的に
表現したグラフ。縦横の目盛は1μm間隔である。高さ
が界の強度で、任意目盛である。 第13図は従来のY分岐でz=50μmのxy面内での界分布
を示すグラフ。 第14図は従来のY分岐でz=100μmのxy面内での界分
布を示すグラフ。 第15図は従来のY分岐に於て、z=150μmのxy面内で
の界分布を示すグラフ。 第16図は従来のY分岐でz=200μmのxy平面内での界
分布を示すグラフ。 第17図は本発明のY分岐(第1図に示す)に於ける遷移
領域での界分布を示すグラフ線図。2θ=8゜、n1=1.
5、λ=1μm、2T=5μm、V=1.81、ΔTy=20μm
である。横軸は伝搬方向zを示す。遷移領域でのz=0
〜200μmの界分布である。上半分は|E(0,y,z)|であ
る。下半分は|E(x,0,z)|である。 第18図は本発明のY分岐に於て、z=0のxy面での界分
布を二次元的に示すグラフ線図である。実線は1μmご
とにx、y方向に引いてある。高さが界強度を表わして
いる。 第19図は本発明のY分岐に於て、z=50μmのxy平面で
の界分布を二次元的に示すグラフ線図。 第20図は本発明のY分岐に於て、z=100μmのxy平面
での界分布を二次元的に示すグラフ線図。 第21図は本発明のY分岐に於て、z=150μmのxy平面
での界分布を二次元的に示すグラフ線図。 第22図は本発明のY分岐に於て、z=200μmのxy平面
での界分布を二次元的に示すグラフ線図。 第23図はY分岐のyz平面での光線の経路を示す幾何光学
的説明図。(a)はΔTy=0としたものである。(b)
は本発明の場合を示しΔTy>0である。 1……主導波路 2,3……分岐導波路 4……遷移領域 5……低屈折率部 6……クラツデイング n1……クラツデイングの屈折率 n2……コアの屈折率 n3……低屈折率部の屈折率 2θ……分岐導波路の開き角 2Tx……導波路の幅 2Ty……導波路の高さ ΔTy……低屈折率部の導波路の上下面からのはみ出し長
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭55−30602(JP,B2)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】幅2Tx、高さ2Tyの断面を有し屈折率がn2
    ある主導波路1と、主導波路1の端に開き角2θをなし
    てY型に結合される屈折率がn2であり幅2Tx、高さ2Tyの
    断面を有する分岐導波路2、3と、導波路1、2、3を
    囲みn2より低い屈折率n1を有するクラツデイング6と、
    主導波路1と分岐導波路2、3との結合する遷移領域4
    に設けられ導波路を含む面においてほぼ矩形断面PQWVを
    有し、n1、n2より低い屈折率n3を持つ低屈折率部5とよ
    りなり、主導波路1を伝搬する導波モードの光の素波に
    対応する光線が伝搬軸とする角をとすると、n3の値が
    ほぼ n2〔sin2+cos2(θ+)〕1/2 である事を特徴とする三次元光分岐器。
  2. 【請求項2】遷移領域4の低屈折率部5が主導波路1及
    び分岐導波路2、3の上下面よりはみ出した部分ΔTyを
    有する特許請求の範囲第(1)項記載の三次元光分岐
    器。
  3. 【請求項3】主導波路1、分岐導波路2、3が単一モー
    ド導波路である特許請求の範囲第(1)項又は第(2)
    項に記載の三次元光分岐器。
  4. 【請求項4】低屈折率部5の上下のはみ出しΔTyが、 ΔTy>>Ty(vy2−uy2−1/2 である特許請求の範囲第(2)項又は第(3)項記載の
    三次元光分岐器。
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